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粒子群优化线控转向变角传动比模糊控制器设计

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重庆理工大学学报（自然科学） 2022年第12期36卷 41-49页

作者：陈哲明钟诚李环宇吕军磊重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054 重庆理工大学车辆工程学院重庆400054

为了提高汽车低速时的转向轻便性与高速时的转向稳定性,设计了一种线控转向变角传动比粒子群模糊控制器。采用线控转向系统可变传动比的特性,利用模糊控制将方向盘转角和车速进行模糊处理,输出精确的传动比,同时根据粒子群算法思想,提... 详细信息

为了提高汽车低速时的转向轻便性与高速时的转向稳定性,设计了一种线控转向变角传动比粒子群模糊控制器。采用线控转向系统可变传动比的特性,利用模糊控制将方向盘转角和车速进行模糊处理,输出精确的传动比,同时根据粒子群算法思想,提出一种粒子群算法优化模糊控制算法。设计仿真控制器,将模糊控制与粒子群算法相结合,通过低速和高速的双移线仿真工况,以及角阶跃仿真工况进行联合仿真控制系统研究。结果表明:粒子群优化模糊控制所设计的变角传动比相比于定传动比和未优化的模糊控制器,能够更好地实现汽车低速转向灵敏和高速转向的稳定性,减轻了驾驶员的疲劳程度,提高了汽车的操纵稳定性和行驶安全性。

关键词：线控转向模糊控制粒子群算法变角传动比

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线控转向系统变角传动比设计及路感模拟

机械设计与制造 2021年第3期 185-188页

作者：王晓峰汪选要安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001

变角传动比设计及路感模拟是线控转向系统的核心部分。根据车辆的转向灵敏度和车速确定了变角传动比的设计方案。通过分析不同路感模拟的策略,考虑到“人-车-路”闭环系统各个环节间的相互关系,并结合不同驾驶员的偏好与转向系统对道路... 详细信息

变角传动比设计及路感模拟是线控转向系统的核心部分。根据车辆的转向灵敏度和车速确定了变角传动比的设计方案。通过分析不同路感模拟的策略,考虑到“人-车-路”闭环系统各个环节间的相互关系,并结合不同驾驶员的偏好与转向系统对道路信息的反馈,基于权重法进行转向路感的模拟。通过Carsim/Simulink仿真双移线和双纽线工况,结果表明该转向系统不但减轻了驾驶员操作负担,而且还兼顾了驾驶员的偏好,并且能够及时响应道路变化,提高了车辆的操纵稳定性和转向轻便性。

关键词：线控转向系统变角传动比路感模拟操纵稳定性转向轻便性

基于变角传动比的汽车线控主动转向控制策略研究

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基于变角传动比的汽车线控主动转向控制策略研究

作者：王俊合肥工业大学

学位级别：硕士

汽车线控转向系统能够根据汽车行驶状态对转向系统的角传动比以及汽车主动转向进行控制,对于提高汽车的操纵稳定性、驾驶舒适性以及主动安全性具有重要研究意义。本文针对线控转向汽车转向系统的变角传动比设计以及主动转向控制策略进... 详细信息

汽车线控转向系统能够根据汽车行驶状态对转向系统的角传动比以及汽车主动转向进行控制,对于提高汽车的操纵稳定性、驾驶舒适性以及主动安全性具有重要研究意义。本文针对线控转向汽车转向系统的变角传动比设计以及主动转向控制策略进行研究。主要研究内容如下:首先,分析了线控转向系统的组成以及工作原理,在Matlab/Simulink中建立线控转向系统动力学模型,并将其嵌入到CarSim整车模型中,从而搭建出完整的线控转向汽车模型。其次,分析汽车转向系统特性,为了减轻驾驶员的操纵负担,提出汽车转向系统变角传动比设计的方案。本文选取基于汽车横摆角速度增益值不变确定转向系统变角传动比,并针对横摆角速度值进行优化,利用优化后的横摆角速度增益值确定的转向变角传动比,并利用模糊控制修正变角传动比,从而实现汽车线控转向系统的变角传动比前馈控制。在汽车转向变角传动比前馈控制的基础上,研究了基于横摆角速度动态反馈的主动转向控制策略,利用可拓理论拓展传统滑模控制器性能,设计出可拓滑模控制器,从而建立汽车线控转向系统变角传动比主动转向控制模型。最后,为了验证相关控制策略的有效性,进行CarSim/Simulink联合仿真试验。所选取典型工况的试验结果均表明所研究的控制策略提高了汽车行驶的操纵稳定性。

关键词：线控转向系统变角传动比主动转向控制可拓滑模控制器操纵稳定性

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同方学位论文库

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线控转向系统变角传动比的研究

农业装备与车辆工程 2017年第12期55卷 33-36页

作者：王俊邵文斌合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽省合肥市230009 江淮汽车研究院安徽省合肥市230009

线控转向系统取消了转向盘与转向轮的机械连接,理论上可以任意设计转向系统的角传动比。为了研究线控转向汽车变角传动比,首先需要建立线控转向汽车模型,包括线控转向系统模型以及Carsim整车模型,然后利用汽车操纵稳定性综合评价指标与... 详细信息

线控转向系统取消了转向盘与转向轮的机械连接,理论上可以任意设计转向系统的角传动比。为了研究线控转向汽车变角传动比,首先需要建立线控转向汽车模型,包括线控转向系统模型以及Carsim整车模型,然后利用汽车操纵稳定性综合评价指标与遗传算法结合,在不同的车速下对汽车的横摆角速度增益值进行优化,最后基于优化后的横摆角速度增益确定线控转向汽车的变角传动比。选取典型工况进行仿真验证以及硬件在环试验验证,结果表明,通过优化的变角传动比能有效提高汽车的操纵稳定性。

关键词：线控转向变角传动比遗传算法操纵稳定性

线控四轮转向电动汽车变传动比与稳定性控制研究

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线控四轮转向电动汽车变传动比与稳定性控制研究

作者：钟诚重庆理工大学

学位级别：硕士

近年来,智能汽车技术迎来了发展的机遇,电动汽车也越来越受到人们的关注,它使人们的出行变得更加智能、高效和人性化。其中,线控四轮转向电动汽车由于具有低速的机动性和高速的操纵稳定性,逐渐成为了未来无人驾驶汽车发展的方向。本文... 详细信息

近年来,智能汽车技术迎来了发展的机遇,电动汽车也越来越受到人们的关注,它使人们的出行变得更加智能、高效和人性化。其中,线控四轮转向电动汽车由于具有低速的机动性和高速的操纵稳定性,逐渐成为了未来无人驾驶汽车发展的方向。本文针对线控四轮转向电动汽车进行研究,通过设计合理的变角传动比算法控制前后轮的转角,以此来改善汽车低速的机动性和高速的稳定性。首先,根据线控转向(SBW)系统工作原理搭建了线控转向系统模型,并在整车模型中搭建了轮胎模型和驾驶员模型等,从而构成了非线性7自由度整车模型,通过模型对比分析来验证所建模型的准确性与合理性,为后续线控四轮转向(SBW-4WS)汽车的算法研究奠定了基础。其次,针对线控前轮转向变角传动比,提出了粒子群模糊控制方案。模糊控制器可以不考虑模型的复杂性,对转向实现精确控制,却过于依赖设计者的经验且调试繁琐,所以采用粒子群群体智能算法对模糊规则与隶属度函数进行寻优。为了避免粒子陷入局部最优,引入可变惯性权重和可变学习因子,以保证粒子的全局寻优能力,从而提高控制器的控制效果。通过稳态回转试验、双移线和角阶跃工况仿真结果可知,所提出的控制策略满足汽车低速转向轻便和高速转向稳定的转向特性,改善了汽车的操纵稳定性,并且验证了该方案的可行性。同时,在线控主动后轮转向控制算法研究中,提出了包含变角传动比的模糊滑模控制方案。在分析了车辆稳定性之后,选取质心侧偏角为零与跟踪理想横摆角速度作为控制目标,并将变角传动比引入线控四轮转向汽车中,设计了滑模控制器,它抵抗外界干扰的能力较强,但是容易出现抖振现象,所以将指数趋近率和模糊控制理论引入其中,以改善控制器的控制性能。通过开环和闭环试验仿真结果可知,模糊滑模控制器相比于传统的四轮转向汽车和前轮转向汽车在低速时具有更好的机动性,在高速时稳定性也更佳,抗侧向风能力也更好,验证了该方案的有效性。最后,针对线控四轮转向汽车在低附着路面上的操纵稳定性,采用了最优控制方案,以理想车辆模型为跟踪对象,同时对汽车前、后轮转角进行控制,进而改善了汽车的稳定性。通过开环和闭环试验仿真结果可知,全线控四轮转向汽车相比线控主动后轮转向汽车的稳定性得到了改善,从而验证了控制算法的有效性。

关键词：线控四轮转向变角传动比粒子群模糊控制模糊滑模控制操纵稳定性

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汽车线控转向变角传动比特性研究

中国公路学报 2015年第9期28卷 115-120页

作者：宗长富韩衍东何磊王祥吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林长春130025 广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广州广东511434

为了获得更有利于驾驶人驾驶汽车的变角传动比,以便提高线控转向汽车的操纵性能,研究了汽车线控转向的变角传动比特性。从变角传动比对转向特性的影响入手,通过分析相关的操纵稳定性客观评价指标,确定以横摆角速度增益和转向灵敏度作为... 详细信息

为了获得更有利于驾驶人驾驶汽车的变角传动比,以便提高线控转向汽车的操纵性能,研究了汽车线控转向的变角传动比特性。从变角传动比对转向特性的影响入手,通过分析相关的操纵稳定性客观评价指标,确定以横摆角速度增益和转向灵敏度作为变角传动比特性的设计依据;高速段以侧向加速度增益替代转向灵敏度作为变角传动比特性的设计依据,中速段将横摆角速度增益作为设计依据,低速段的变角传动比特性通过主观试验确定,提出了具有变转向增益的变角传动比特性的设计方法。结果表明:变增益方法能够降低驾驶人忙碌程度,提高汽车的路径跟踪性能及行车安全性,改善汽车的操纵稳定性。

关键词：汽车工程变角传动比变增益方法线控转向

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可变角传动比汽车循环球式转向器的设计

天津理工学院学报 1996年第3期12卷 70-75页

作者：陈锡栋张振林天津理工学院

本文通过改变转向器齿轮副的啮合半径来实现变角传动比的传动．分析了变角传动比转向器齿扇副的瞬心线、啮合线及齿廓，给出了该齿扇副参数的计算方法．

关键词：汽车转向器变角传动比循环球式传动比

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前轮线控转向系统的主动转向控制策略研究

前轮线控转向系统的主动转向控制策略研究

作者：万伟杰湖南大学

学位级别：硕士

线控转向系统本质上是通过电信号传递的方式控制电机运行从而实现车辆转向,它能够通过总线技术与其他电控系统实时进行信息交互,协同控制车辆的横纵向运动,从而提高车辆的操纵稳定性。线控转向系统的相关研究有助于线控底盘的集成开发,... 详细信息

线控转向系统本质上是通过电信号传递的方式控制电机运行从而实现车辆转向,它能够通过总线技术与其他电控系统实时进行信息交互,协同控制车辆的横纵向运动,从而提高车辆的操纵稳定性。线控转向系统的相关研究有助于线控底盘的集成开发,推动汽车的智能化发展。本文选择以主动转向控制策略作为切入点,围绕变角传动比和车辆稳定性控制两方面展开对线控转向系统的研究工作,主要内容如下:首先是完成建模工作,便于后续研究。分别搭建了线控转向系统的仿真模型和不包含转向机构的Carsim整车模型,通过定义联合仿真接口的形式完成线控转向汽车模型的构建,并验证了模型的可靠性。此外,还搭建了线性二自由度汽车模型用以获取汽车转向时的理想状态参数。其次是设计变角传动比。通过探究传统汽车在不同车速段下转向特性的差异,分析变角传动比应遵循的设计原则。研究了不同的恒定稳态转向增益控制角传动比变化的效果,即令横摆角速度增益恒定或侧向加速度增益恒定。经过仿真对比,选择前者为设计方案,并选用遗传算法优化的方法求解出稳态横摆角速度增益的最优值。选择改进型S函数拟合的方法,解决传动比曲线上下限处不光滑的问题,得到最终的变角传动比曲线。最后是设计车辆稳定性控制器。针对线控转向汽车转弯时波动幅度较大的瞬态过程,提出动态调整车辆实时状态参数的反馈控制策略,并以滑模变结构控制为理论依据设计了车辆稳定性控制器。控制器根据线控转向车辆模型的横摆角速度、线性参考模型的理想横摆角速度以及两者的偏差量,决策出补偿的前轮附加转角,从而不断调整线控转向汽车的运动状态,使其跟踪参考模型的理想响应。经仿真试验证明:变角传动比控制能够改善车辆的稳态响应,确保不同速度下车辆的转向特性趋于一致;车辆稳定性控制能够优化车辆的瞬态过程。两者共同控制下,线控转向汽车主动转向的操纵稳定性得到了有效提高。

关键词：线控转向系统变角传动比车辆稳定性控制滑模变结构控制操纵稳定性

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四轮毂电机电动试验车线控转向系统研究

四轮毂电机电动试验车线控转向系统研究

作者：董浩长安大学

学位级别：硕士

随着近些年来汽车产业的飞速发展,各种汽车电子控制技术也愈发成熟。转向系统可通过电信号进行控制指令的传递从而摆脱转向传动轴,这便是汽车线控转向技术。由于线控转向技术突破了传统转向系统的机械约束,因此可以通过合理的控制策略... 详细信息

随着近些年来汽车产业的飞速发展,各种汽车电子控制技术也愈发成熟。转向系统可通过电信号进行控制指令的传递从而摆脱转向传动轴,这便是汽车线控转向技术。由于线控转向技术突破了传统转向系统的机械约束,因此可以通过合理的控制策略设计来适应不同的行驶工况,以改善转向特性并提高驾驶舒适性。本文针对课题组的四轮毂电动试验车进行了线控转向技术研究。首先在线控转向基本原理的基础上确定了线控转向系统的总体方案,选择了结构简单且易于布置的单电机前轮线控转向系统展开研究,并基于该系统结构进行线控转向系统策略研究及平台搭建。针对所提出的线控转向总体方案,结合试验车整车参数构建了基于Carsim和Simulink平台的联合仿真模型;其次,通过选取试验车的转向灵敏度最优值而设计了变角传动比MAP图,以满足驾驶员的理想转向需求,并分别对变角传动比MAP图的高低速段进行了优化,同时设计了转向系统反馈控制策略以实现转向轮转角的补偿控制;根据试验车机械转向系统路感反馈力矩的产生原理设计了路感反馈控制策略,并考虑了转向助力电机的影响;最后,设计了试验车线控转向系统方案,基于试验车EPS系统对传感器、控制器以及执行机构各部件进行了硬件选型并进行了改制设计,从而实现了线控转向试验平台的搭建;选择D2P开发平台作为线控转向控制器,通过设计线控转向各部分的控制程序完成了实车试验验证。仿真结果表明:本文所设计的主动转向控制策略在不同的车速和转向盘转角工况下可以满足驾驶员的理想驾驶需求并显著改善了车辆的操纵稳定性;路感反馈控制策略可以较好地模拟试验车的回正力矩,并提供了满足试验车行驶需求的路感。试验结果表明:基于四轮毂电动试验车所搭建的线控转向平台能够实现既定的试验功能。

关键词：线控转向主动转向控制变角传动比转向灵敏度操纵稳定性路感模拟控制回正力矩 D2P开发平台